(57)【要約】【課題】酸素以外の医薬ガスの消費量を低減できつつも効果的な人工呼吸が可能な人工呼吸器を提供する。【解決手段】酸素と酸素以外の医薬ガスとを混合したガスを吸気ガスとして患者に供与する人工呼吸器であって、酸素を含むガスを供給する第１のガス供給装置と、患者の気管に挿入され、留置される気管内管路と、第１のガス供給装置と気管内管路とを接続し、患者に第１のガス供給装置からの酸素を含むガスを導くための気管外管路と、気管外管路または気管内管路に接続され、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを気管外管路または気管内管路に供給する第２のガス供給装置とを備える、人工呼吸器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素と酸素以外の医薬ガスとを混合したガスを吸気ガスとして患者に供与する人工呼吸器であって、
酸素を含むガスを供給する第１のガス供給装置と、
患者の気管に挿入され、留置される気管内管路と、
第１のガス供給装置と気管内管路とを接続し、患者に第１のガス供給装置からの酸素を含むガスを導くための気管外管路と、
気管外管路または気管内管路に接続され、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを気管外管路または気管内管路に供給する第２のガス供給装置とを備える、人工呼吸器。
【請求項２】
酸素以外の医薬ガスがヘリウムである、請求項１に記載の人工呼吸器。
【請求項３】
第１のガス供給装置が、高頻度振動換気法により酸素を含むガスを供給する、請求項１または２に記載の人工呼吸器。
【請求項４】
第２のガス供給装置と気管内管路または気管外管路との間に、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスの流量を測定するための流量計が接続されている、請求項１〜３のいずれかに記載の人工呼吸器。
【請求項５】
第２のガス供給装置と気管内管路または気管外管路との間に、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガス中の酸素濃度を測定するための酸素濃度計が接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の人工呼吸器。
【請求項６】
気管外管路と第１のガス供給装置との間に、第２のガス供給装置が接続された箇所より呼吸器側の酸素を含むガス中の酸素濃度を測定するための酸素濃度計が接続されている、請求項１〜５のいずれかに記載の人工呼吸器。
【請求項７】
気管内管路が、独立した２つの流路を有し、一方の流路を第１のガス供給装置からの酸素を含むガスが流れ、他方の流路を第２のガス供給装置からの酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスが流れるように構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の人工呼吸器。
【請求項８】
第１のガス供給装置からの酸素を含むガスが圧縮空気を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の人工呼吸器。
【請求項９】
第１のガス供給装置は、気管内管路、気管外管路を経た患者からの呼気ガスを排気するように構成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の人工呼吸器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素と酸素以外の医薬ガスとを混合したガスを吸気ガスとして患者に供与する人工呼吸器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な人工換気療法は、体重あたり６〜１０ｍＬ／ｋｇの一回換気量で、毎分１５〜２０回行なわれている。たとえば体重６０ｋｇの成人の場合、一回換気量は３６０〜６００ｍＬとなる。この量は、ヒトの解剖学的死腔（すなわち、酸素と二酸化炭素とガス交換に関与しない、鼻腔、気管・気管支）の容積より大きく、肺胞内に新鮮なガスが十分に届く量である。
【０００３】
しかしながら、このような人工換気療法は、ヒトの自然な呼吸と異なり、肺に圧力をかけてガスを押し込んでいることから、肺が大きく伸び縮みし、肺の細胞のつながりに亀裂を生じることにより、人工呼吸器誘発肺損傷（ＶＩＬＩ：Ventilator Induced Lung Injury）と呼ばれる障害を引き起こすことがある。
【０００４】
このＶＩＬＩを防止するため開発された人工換気療法として、実開昭５８−１６１４６号公報（特許文献１）に開示されているような、高頻度振動換気法（ＨＦＯ：High Frequency Oscillation）と呼ばれる換気方法がある。ＨＦＯは解剖学的死腔より小さい１回換気法で、かつ換気回数を数から十数Ｈｚとする換気法である。いわば、肺を小さく震えさせることにより、振動によりガス交換を促している。これにより、上述した一般的な人工換気療法と異なり、肺の伸び縮みが殆どなく、ＶＩＬＩの可能性が低くなる。
【０００５】
一方、気道狭窄などを有する呼吸不全患者に対して、Andrew Katz et al., "Heliox Improves Gas Exchange during High-frequency Ventilation in a Pediatric Model of Acute Lung Injury", Am. J. Respir. Crit. Care Med., Jul 15; 164(2), p.260-264, (2001)（非特許文献１）、Bakhtiyar Zeynalov et al., "Effects of heliox as carrier gas on ventilation and oxygenation in an animal model of piston-type HFOV: a crossover experimental study.", Biomed. Eng. Online., Nov 12; 9:71(2010)（非特許文献２）に開示されているような、ＨＦＯに加え、人工換気療法に使用するガスとして空気と酸素との混合ガスではなく、ヘリウムと酸素との混合ガスを吸入させる治療法（以下、「ヘリウム・酸素吸入療法」という）がある。なお、ヘリウムと酸素との混合ガスのことを欧米では「ヘリオックス（Heliox）」と称する場合もある。
【０００６】
上述したへリウム・酸素吸入療法では、ヘリウムの密度が小さいことにより、細い気道でもガスが流れやすくなり、気道狭窄を有する患者においても換気を改善することが期待される。ヘリウム・酸素吸入療法は、一般的な人工呼吸器であるかＨＦＯ人工呼吸器であるかは問わず、人工呼吸器の圧縮ガス取り入れ口にヘリウムと酸素との混合ガスを供給し、人工呼吸器および呼吸回路全体をヘリウムと酸素との混合ガスで満たすことにより実施可能となる。
【０００７】
上述した一般的な人工換気療法やＨＦＯは、気管内チューブと呼ばれる管を患者の気管に挿入、留置することにより実施する。通常、この気管内チューブは１本の管となっているが、この場合、患者の吸気と呼気が同一の管を通ることから、ガス交換の効率がよくない。このため、特表２００９−５０４２４０号公報（特許文献２）、特開２００８−９３３２８号公報（特許文献３）および特表２００２−５２４１５５号公報（特許文献４）に開示されているような、複数の管を有する気管内チューブも検討されている。これら複数の管を有する気管内チューブでは、管のいくつかは患者に吸気ガスを供給し、残りの管で呼気ガスを排気するというように使用する。このような換気方法は、Avi Nahum, "Equipment review :Tracheal gas insufflation", Crit. Care., 2(2), p.43-47, (1998)（非特許文献３）に開示されており、気管内ガス直接注入（ＴＧＩ：Tracheal Gas Insufflation）と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５８−１６１４６号公報
【特許文献２】特表２００９−５０４２４０号公報
【特許文献３】特開２００８−９３３２８号公報
【特許文献４】特表２００２−５２４１５５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Andrew Katz et al., "Heliox Improves Gas Exchange during High-frequency Ventilation in a Pediatric Model of Acute Lung Injury", Am. J. Respir. Crit. Care Med., Jul 15; 164(2), p.260-264, (2001)
【非特許文献２】Bakhtiyar Zeynalov et al., "Effects of heliox as carrier gas on ventilation and oxygenation in an animal model of piston-type HFOV: a crossover experimental study.", Biomed. Eng. Online., Nov 12; 9:71(2010)
【非特許文献３】Avi Nahum, "Equipment review :Tracheal gas insufflation", Crit. Care., 2(2), p.43-47, (1998)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献２で開示されている方法でヘリウム・酸素吸入療法を実施する場合、実験例で後述するように、呼吸回路に流すガスとして約８Ｌ／ｍｉｎ、ＨＦＯ人工呼吸器を駆動させるために約２８Ｌ／ｍｉｎ、すなわち合計約３６Ｌ／ｍｉｎのガスを消費する。高圧ガスの法規上、ヘリウムは内容量７０００Ｌのボンベで供給されることが多く、約１９４分間でボンベ１本を消費することになる。ヘリウム・酸素吸入療法を必要とするような患者は、数日間連続でガス吸入が必要である場合が多く、このような場合には頻繁にボンベ交換をする必要がある。また、この作業のため医療従事者の負担が大きくなってしまうという問題もあった。加えて、ヘリウムは希少な天然資源であることから高価であり、多量に消費することから治療に要する費用も大きくなってしまうという問題もあった。
【００１１】
ＨＦＯ人工呼吸器以外の一般的な人工呼吸器においても同様に、呼吸回路に流すガス、人工呼吸器を駆動させるために使用するガスなど、患者に吸入させるガス以外にもガスを消費している。そのため、ヘリウム・酸素吸入療法は、治療という観点では患者への有効な方法と考えられてはいるものの、ガスの使用量が実務上および経済上の大きな問題となり、一般的には用いることが難しい方法であった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、酸素以外の医薬ガスの消費量を低減できつつも効果的な人工呼吸が可能な人工呼吸器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、酸素と酸素以外の医薬ガスとを混合したガスを吸気ガスとして患者に供与する人工呼吸器であって、酸素を含むガスを供給する第１のガス供給装置と、患者の気管に挿入され、留置される気管内管路と、第１のガス供給装置と気管内管路とを接続し、患者に第１のガス供給装置からの酸素を含むガスを導くための気管外管路と、気管外管路または気管内管路に接続され、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを気管外管路または気管内管路に供給する第２のガス供給装置とを備える人工呼吸器に関する。
【００１４】
本発明の人工呼吸器において、酸素以外の医薬ガスはヘリウムであることが好ましい。
本発明の人工呼吸器において、第１のガス供給装置は高頻度振動換気法により酸素を含むガスを供給することが好ましい。
【００１５】
本発明の人工呼吸器において、第２のガス供給装置と気管内管路または気管外管路との間に、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスの流量を測定するための流量計が接続されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の人工呼吸器において、第２のガス供給装置と気管内管路または気管外管路との間に、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガス中の酸素濃度を測定するための酸素濃度計が接続されていることが好ましい。
【００１７】
本発明の人工呼吸器において、気管外管路と第１のガス供給装置との間に、第２のガス供給装置が接続された箇所より呼吸器側の酸素を含むガス中の酸素濃度を測定するための酸素濃度計が接続されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の人工呼吸器において、気管内管路が、独立した２つの流路を有し、一方の流路を第１のガス供給装置からの酸素を含むガスが流れ、他方の流路を第２のガス供給装置からの酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスが流れるように構成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の人工呼吸器において、第１のガス供給装置からの酸素を含むガスが圧縮空気を含むことが好ましい。
【００２０】
本発明の人工呼吸器において、第１のガス供給装置は、気管内管路、気管外管路を経た患者からの呼気ガスを排気するように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、酸素以外の医薬ガスの消費量を低減できつつも効果的な人工呼吸が可能な人工呼吸器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好ましい一例の人工呼吸器１を模式的に示す図である。
【図２】本発明の好ましい他の例の人工呼吸器３１を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す人工呼吸器３１に好適に用いられる気管外管路および気管内管路の一例を模式的に示す図であり、図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）はその断面図である。
【図４】実験例２において、方法Ｃの投与量を設定する際のウサギ動脈血酸素分圧の変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血酸素分圧（ｍｍＨｇ）である。
【図５】実験例２において、方法Ｃの投与量を設定する際のウサギ動脈血二酸化炭素分圧の変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血二酸化炭素分圧（ｍｍＨｇ）である。
【図６】実験例２において方法Ａ、方法Ｃ、方法Ａの順で人工呼吸を施した際のウサギ動脈血酸素分圧の相対変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血酸素分圧の相対比である。
【図７】実験例２において方法Ａ、方法Ｃ、方法Ａの順で人工呼吸を施した際のウサギ動脈血二酸化炭素分圧の相対変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血二酸化炭素分圧の相対比である。
【図８】実験例３において、方法Ｄの投与量を設定する際のウサギ動脈血酸素分圧の変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血酸素分圧（ｍｍＨｇ）である。
【図９】実験例３において、方法Ｄの投与量を設定する際のウサギ動脈血二酸化炭素分圧の変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血二酸化炭素分圧（ｍｍＨｇ）である。
【図１０】実験例３において方法Ａ、方法Ｄ、方法Ａの順で人工呼吸を施した際のウサギ動脈血酸素分圧の相対変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血酸素分圧の相対比である。
【図１１】実験例３において方法Ａ、方法Ｄ、方法Ａの順で人工呼吸を施した際のウサギ動脈血二酸化炭素分圧の相対変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血二酸化炭素分圧の相対比である。
【図１２】方法Ａでヘリウム・酸素吸入療法を実施する場合の人工呼吸器１０１を模式的に示す図である。
【図１３】方法Ｂに用いる場合の人工呼吸器２０１を模式的に示す図である。
【図１４】実験例１において方法Ｂ、方法Ａ、方法Ｂの順で人工呼吸を施した際のウサギ動脈血酸素分圧の相対変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血酸素分圧の相対比である。
【図１５】実験例１において方法Ｂ、方法Ａ、方法Ｂの順で人工呼吸を施した際のウサギ動脈血二酸化炭素分圧の相対変化を示すグラフであり、縦軸はウサギ動脈血二酸化炭素分圧の相対比である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の好ましい一例の人工呼吸器１を模式的に示す図である。本発明の人工呼吸器１は、酸素を含むガスを供給する第１のガス供給装置（人工呼吸器の「本体」とも呼称する）２と、患者６の気管に挿入され、留置される気管内管路（気管内チューブ）７と、第１のガス供給装置２と気管内管路７とを接続し、患者６に第１のガス供給装置２からの酸素を含むガスを導くための気管外管路８と、気管外管路８に接続され、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを気管外管路８に供給する第２のガス供給装置（混合器）１３とを備えることを特徴とする。なお、本発明の人工呼吸器において、気管外管路８の第１のガス供給装置２に接続された端部から患者６の気管に挿入され、留置される気管内管路７の第１のガス供給装置２側の端部に至るまでを「呼吸回路」と称し、また、気管外管路８に関し、第１のガス供給装置２に接続された側を「呼吸器側」、気管内管路７に接続された側を「患者側」と呼称する。
【００２４】
本発明において、「医薬ガス」とは、医薬的に許容される範囲で人体に投与しても人体に害を及ぼすことなく所望の医薬的効果を奏するガスを指す。酸素もこの医薬ガスに含まれるが、本発明において用いられる酸素以外の医薬ガスとしては、たとえば、ヘリウム、キセノン、水素、一酸化窒素、一酸化炭素、硫化水素、亜酸化窒素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、クリプトン、ラドンなどが挙げられる。その他、セボフルラン、イソフルラン、ハロタン、デスフルランのような揮発性麻酔薬や、一般にステロイド吸入剤と呼ばれるものも挙げられる。これらの中でも、酸素以外の医薬ガスとしてヘリウムを用いた場合には、後述する実験例１でも立証されるように、細い気道でもガスが流れやすくなり、気道狭窄を有する患者においても換気を改善できるという効果が奏される。また、酸素以外の医薬ガスとしてキセノン、アルゴン、クリプトンおよび揮発性麻酔薬を用いた場合には麻酔および神経保護、水素を用いた場合には神経保護、一酸化窒素を用いた場合には肺血管拡張および抗炎症、一酸化炭素を用いた場合には投与する濃度に応じて肺血管拡張または収縮、硫化水素を用いた場合には冬眠、臓器保護および抗炎症、亜酸化窒素を用いた場合には麻酔、二酸化炭素を用いた場合には呼吸中枢の興奮および血管拡張、窒素を用いた場合には肺血管抵抗増加、ラドンを用いた場合には抗炎症、ステロイド吸入剤を用いた場合には気管支拡張および抗炎症、というような効果がそれぞれ奏される。
【００２５】
本発明の人工呼吸器によれば、後述する実験例により立証されるように、人工換気療法で酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスをＨＦＯで投与する方法に比べ、酸素以外の医薬ガスの消費量を格段に低減することができる。これにより、人工呼吸の際に酸素以外の医薬ガスのボンベを交換する頻度も大幅に低減でき、医療従事者の負担も減ることに繋がる。これは、本発明の人工呼吸器においては、人工呼吸器を駆動させるためのガスとして酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを用いず、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを気管内管路の付近から供給することで、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスによる人工換気効率の向上という効果を損なうことなく、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスの消費量を低減することができるものと考えられる。
【００２６】
図１に示す例では、人工呼吸器１の本体２に酸素３および圧縮空気４が別々に供給される。本体２からは、酸素を含むガス（図１に示す例では酸素３および圧縮空気４）が、吸気ガス５として呼吸回路に供給される。本発明に用いられる本体２は、ＶＩＬＩの可能性を低くできることから、高頻度振動換気法（ＨＦＯ）により酸素を含むガスを供給するように構成することが好ましい。このような本体２としては、市販の人工呼吸に用いられる装置を適宜用いることができ、たとえばピストンタイプのＨＦＯ人工呼吸器ハミングＩＩ（株式会社スカイネット製）などが好適に用いられ得る。また、酸素も市販されているものを特に制限なく用いることができ、具体的には、酸素３としては日本薬局方酸素（しなのエア・ウォーター株式会社製、純度：９９．５％以上）などを好適に用いることができる。
【００２７】
吸気ガス５が酸素と圧縮空気との混合ガスである場合、その混合比率は特に制限されるものではない。
【００２８】
図１に示す例の人工呼吸器１において、気管外管路８は中途で分岐しており、上述した吸気ガス５を通過させるための管路８ａ以外に、本体２からのＨＦＯによる振動を伝えるための管路８ｂ、患者６からの呼気ガス９を本体２に戻すための管路８ｃおよびその患者側が気管内管路７に接続された管路８ｄを備える。図１に示す例では、管路８ｂおよび管路８ｃは中途で合流し、またその患者側で管路８ａと合流し、管路８ｄに連なるように構成されている。吸気ガス５は、管路８ａを通過した後、管路８ｄを経て、管路８ｂを介して伝えられるＨＦＯによる振動とともに気管内管路７へと流れる。一方、患者６からの呼気ガス９は、管路８ｄおよび管路８ｃを経て本体２に戻された後、本体２から排気ガス１０として排出される。気管外管路８は、たとえば市販の気密性のチューブおよび接続部材などを適宜用いることで構成でき、また、気管外管路８の分岐は、たとえばＹチューブを用いることで形成することができる。
【００２９】
本発明の好ましい一例の人工呼吸器１においては、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを気管外管路８に供給する第２のガス供給装置を備えることが大きな特徴的部分である。図１には、酸素以外の医薬ガスの一例としてヘリウム１１が、酸素１２と、第２のガス供給装置としての混合器１３で混合され、ヘリウム１１と酸素１２との混合ガスが気管外管路８の中途から供給され、気管内管路７を介して吸気ガス５とともに投与されるように構成された例が示されている。第２のガス供給装置としては市販されているものを特に制限なく用いることができ、たとえばガスの混合器であるＨｅ＋Ｏ２ブレンダー（エア・ウォーター株式会社製）などを好適に用いることができる。酸素、ヘリウムとしても市販のものを用いればよく、酸素１２としては上述した日本薬局方酸素（しなのエア・ウォーター株式会社製、純度：９９．５％以上）、ヘリウム１１としてはヘリウムと酸素を混合して１００％となるように、７９．１〜７６．９％のヘリウムと、２０．９〜２３．１％の酸素を予め混合してある調整ヘリウム（日本ヘリウム株式会社製）などを好適に用いることができる。
【００３０】
酸素以外の医薬ガスがヘリウムである場合、酸素との混合比率は特に制限されるものではないが、混合後の酸素濃度が１６〜１００％の範囲内であることが好ましく、２１〜５０％の範囲内であることがより好ましい。混合後の酸素濃度が２１％未満である場合、低酸素による窒息の虞があり、また、混合後の酸素濃度が５０％を超える場合、換言すれば混合後のヘリウム濃度が５０％を下回る場合、ヘリウムの密度が小さいことによる、細い気道でもガスが流れやすくなり、気道狭窄を有する患者においても換気を改善するという効果が小さくなり過ぎるためである。
【００３１】
図１に示す例では、混合器１３と気管外管路８との間には、混合器１３側から流量調整器１４および流量計兼酸素濃度計１５がこの順で介在される。このように本発明においては、第２のガス供給装置と気管外管路（または、後述する図２に示す例では気管内管路）との間に、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスの流量を測定するための流量計が接続されていることが好ましく、また、酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガス中の酸素濃度を測定するための酸素濃度計が接続されていることがさらに好ましい。このように本発明の人工呼吸器１では、第２のガス供給装置から供給される酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスの流量および酸素濃度を確認し、患者６に投与する量を制御し得るように構成されていることが好ましい。流量調整器１４、流量計兼酸素濃度計１５は、市販の製品を適宜用いればよく、流量調整器１４としては、たとえば面積式流量計ＲＫ１２０２（コフロック株式会社製）、流量計兼酸素濃度計１５としては、たとえばフローアナライザーＰＦ−３００（ｉｍｔメディカル（スイス）製）などが好適に用いられる例として挙げられる。
【００３２】
また、図１に示す例の人工呼吸器１において、管路８ａには、その中途に、酸素濃度センサ１６が介在される。本発明の人工呼吸器１では、このように、気管外管路と第１のガス供給装置との間に、第２のガス供給装置が接続された箇所より呼吸器側の酸素を含むガス中の酸素濃度を測定するための酸素濃度計が接続されていることが好ましい。また、図１に示す例では、管路８ｄの中途に圧力計１７が接続される。これら酸素濃度センサ１６および圧力計１７は、データロガー１８に接続され、酸素濃度センサ１６により管路８ａ内を通過するガス中の酸素の濃度を測定し、圧力計１７により管路８ｄ内の圧力を測定するように構成される。
【００３３】
本発明においては、患者６に投与されるガス（上述した吸気ガス５および酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスとを混合したガス）中、酸素濃度が好ましくは１６〜１００％の範囲内、より好ましくは２１〜１００％の範囲内となるように、上述した流量計兼酸素濃度計１５、酸素濃度センサ１６などによる測定結果に基づいてそれぞれのガス中の酸素濃度が適宜調整されることが、好ましい。患者６に投与されるガス中の酸素濃度が稀なケースとして１６〜１００％の場合もあるが、２１％未満である場合には、低酸素による窒息の虞があるためである。
【００３４】
本発明の人工呼吸器１において、患者６の気管内に挿入され、留置される気管内管路７としては、人工呼吸に適宜用いられている市販の気管内チューブ、具体的には、カフなし気管内チューブ（シリコナイズドＰＶＣ）（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、ソフトシールカフ付リインフォースド気管内チューブ（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、カフなしリインフォースド気管内チューブ（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、サセット気管内チューブ（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、ソフトシールカフ付気管内チューブ（クリアＰＶＣ）（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、サウスポーラー気管内チューブ（ソフトシールカフ）（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、ノースポーラー気管内チューブ（ソフトシールカフ）（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、サウスポーラー気管内チューブ（カフなし／クリアＰＶＣ）（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、ブルーライン気管支内チューブ（Ｓｍｉｔｈｓ  ｍｅｄｉｃａｌ（イギリス）製）、テーパーガード気管内チューブ（ＣＯＶＩＤＩＥＮ（アメリカ）製）などが好適な例として挙げられる。
【００３５】
また、図２は、本発明の他の例の人工呼吸器３１を模式的に示す図である。図２に示す例の人工呼吸器は、一部を除いては図１に示した例の人工呼吸器１と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。
【００３６】
図２に示す例の人工呼吸器３１は、第２のガス供給装置（混合器）１３からの酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを供給する箇所が気管外管路の中途ではなく、気管内管路であることがその特徴的部分である。このように気管外管路の中途ではなく気管内管路に酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを供給するように構成することで、後述する実験例２と実験例３とを比較して理解されるように、より効率的なガスの供給が可能となる。
【００３７】
図２に示すように気管外管路の中途ではなく気管内管路に酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスを供給する場合、独立した２つの流路を有し、一方の流路を第１のガス供給装置からの酸素を含むガスが流れ、他方の流路を第２のガス供給装置からの酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスが流れるように構成された気管内管路が好適に用いられる。このような独立した２つの流路を有する気管内管路としては、市販のもの、具体的には、ＣＯＶＩＤＩＥＮ社（http://respiratorysolutions.covidien.com/AirwayManagement/EndotrachealTubes/UncuffedTrachealTubewithMonitoringLumen/tabid/172/Default.aspx）、Ｃａｒｄｉｎａｌ  Ｈｅａｌｔｈ社（http://www.cardinal.com/us/en/distributedproducts/ASP/43167-025.asp?cat=surgerycenter）、ＨＵＤＳＯＮ  ＲＣＩ社（http://www.hudsonrci.com/products/product_indiv.asp?catalog=1&PageId=67&prod_cat=21&prod_subcat=38&keywords=）などのホームページに示されている気管内チューブを好適に用いることができる。
【００３８】
ここで、図３は、図２に示す人工呼吸器３１に好適に用いられる気管外管路および気管内管路の一例を模式的に示す図であり、図３（Ａ）は斜視図、図３（ｂ）はその断面図である。たとえば、図３には、気管外管路８の端部に分岐用の部材２１が取り付けられ、圧力計１７に繋がれた管路２２と、気管内管路７とに分岐された構成を模式的に示している。また、図３に示す例では、気管内管路７は大きさの異なる独立した２つの流路２０ａ，２０ｂを有し、大きい方の流路２０ａには、第１のガス供給装置から気管外管路８を経た酸素を含むガスが流れ、小さい方の流路２０ｂには、その端部２３が流量計兼酸素濃度計１５および流量調整器１４を介して混合器１３に繋がれ、第２のガス供給装置からの酸素と酸素以外の医薬ガスとの混合ガスが流れるように構成されている。
【００３９】
＜実験例１＞
まず、非特許文献２で開示されている方法（以下、「方法Ａ」とする）（比較例１）によるヘリウム・酸素吸入療法が、従来からの一般的な人工換気法、すなわちヘリウムおよび酸素混合ガスを用いないＨＦＯ人工呼吸（以下、「方法Ｂ」とする）（比較例２）より優れているか否かについて、事前に検証を行なった。
【００４０】
ここで、図１２は、方法Ａでヘリウム・酸素吸入療法を実施する場合の人工呼吸器１０１を模式的に示す図である。図１２に示す人工呼吸器１０１では、ＨＦＯの人工呼吸器の本体１０２にヘリウム１０３および酸素１０４が混合器１０５で混合され、混合ガスとして供給される。また本体１０２には圧縮空気１０６も供給される。本体１０２からは、ヘリウム１０３と酸素１０４との混合ガスが吸気ガス１０７として呼吸回路に供給される。圧縮空気１０６も本体１０２に供給されるが、本体１０２を駆動させるために消費されるのみで、呼吸回路には供給されない。本体１０２は、気管外管路１１０を介して、被験体（ウサギ）１０８の気管に挿入され、留置された気管内管路（気管内チューブ）１０９に接続されて呼吸回路が形成される。気管外管路１１０は中途で分岐しており、上述した吸気ガス１０７を通過させるための管路１１０ａ以外に、本体１０２からのＨＦＯによる振動を伝えるための管路１１０ｂ、被験体１０８からの呼気ガス１１１を本体１０２に戻すための管路１１０ｃおよびその患者側が気管内管路１０９に接続された管路１１０ｄを備える。図１２に示す例では、管路１１０ｂおよび管路１１０ｃは中途で合流し、またその患者側で管路１１０ａと合流し、管路１１０ｄに連なるように構成されている。吸気ガス１０７は、管路１１０ａを通過した後、管路１１０ｄを経て、管路１１０ｂを介して伝えられるＨＦＯによる振動とともに気管内管路１０９へと流れる。一方、被験体１０８からの呼気ガス１１１は、管路１１０ｄおよび管路１１０ｃを経て本体１０２に戻された後、本体１０２から排気ガス１１２として排出される。また、管路１１０ａには、その中途に、酸素濃度センサ１１３が介在され、管路１１０ｄには、その中途に、圧力計１１４が接続される。これら酸素濃度センサ１１３および圧力計１１４は、データロガー１１５に接続され、酸素濃度センサ１１３により管路１１０ａ内を通過するガス中の酸素の濃度を測定し、圧力計１１４により管路１１０ｄ内の圧力を測定するように構成される。
【００４１】
また図１３は、方法Ｂに用いる場合の人工呼吸器２０１を模式的に示す図である。図１３に示す例の人工呼吸器２０１は、ヘリウムと酸素との混合ガスの代わりに酸素１０４を本体１０２に供給するようにしている点を除いては図１２に示した例の人工呼吸器１０１と同様であり、図１２に示した例の人工呼吸器１０１と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付し、説明を省略する。
【００４２】
本実験例では、被験体１０８であるウサギに対してＨＦＯ人工呼吸下で、方法Ｂと方法Ａとを交互に施行した。ウサギの動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧の変動を調べ、方法Ａが方法Ｂと同等以上の効果があるかを検証した。実験の詳細を以下に示す。
【００４３】
方法Ａ、Ｂのいずれにおいても、本体１０２としては、ピストンタイプのＨＦＯ人工呼吸器ハミングＩＩ（株式会社スカイネット製）を用いた。ピストンタイプのＨＦＯ人工呼吸器は、ピストンによる圧力の振幅を、ＨＦＯの振動として伝える。人工呼吸器の気管外管路の中途に分岐を設け、試験用圧力計１１４（型番：ＡＰ−Ｃ３５、株式会社キーエンス製）を取り付けた。圧力計にデータロガー１１５（ＬａｂＶＩＥＷ８．５およびＮＩ  ＣｏｍｐａｃｔＤＡＱ、日本ナショナルインスツルメンツ株式会社製））を取り付け、圧力を記録した。本実験例においては、圧力計１１４での圧力を一定とすることにより、試験条件を揃えた。また酸素濃度センサ１１３としては、ＪＫＯ−２５ＬＪＩＩ（株式会社ジコー製）を用い、この酸素濃度センサ１１３も圧力計１１４と同じデータロガー１１５に接続した。
【００４４】
方法Ａにおいて本体１０２に供給するヘリウム１０３と酸素１０４との混合ガスとしては、酸素（日本薬局方酸素、しなのエア・ウォーター株式会社製、純度：９９．５％以上）と調整ヘリウム（日本ヘリウム株式会社製）を、混合器１０５（Ｈｅ＋Ｏ２ブレンダー、エア・ウォーター株式会社製）でヘリウム５０％および酸素５０％の濃度に調整した。なお、「調整ヘリウム」とは、ヘリウムと酸素を混合して１００％となるように、７９．１〜７６．９％のヘリウムと、２０．９〜２３．１％の酸素を予め混合してあるガスである。また、圧縮空気１０６は、コンプレッサー（ベンチレアーＩＩ、Ｈａｍｉｌｔｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  ＡＧ社（スイス）製）を用いて本体１０２に供給した。
【００４５】
図１２に示した人工呼吸器１０１を用いた方法Ａでは、混合器１０５で濃度を調整したヘリウム１０３と酸素１０４との混合ガスを、本体１０２の酸素供給口に導入した。この際、本体１０２の酸素濃度設定は１００％とした。このように設定することにより、人工呼吸器１０１から被験体１０８であるウサギに供給される吸気ガス１０７は、調整されたヘリウムと酸素との混合ガス（ヘリウム５０％、酸素５０％）のみとなる。なお、人工呼吸器に接続した圧縮空気は、人工呼吸器の正常な駆動上必要なものであり、ウサギに投与されたガスには、この圧縮空気は含まれない。また、人工呼吸器の駆動用に消費される調整されたヘリウムと酸素との混合ガス、ならびに、ウサギに供給される調整されたヘリウムと酸素との混合ガスの合計は約３６Ｌ／ｍｉｎであった。
【００４６】
一方、図１３に示した人工呼吸器２０１を用いた方法Ｂでは、本体１０２に供給する酸素の濃度の設定を５０％とした。このように設定することにより、ウサギに供給するガス中の酸素濃度については５０％となる。
【００４７】
なお、今回は、ウサギに投与するガスを加温加湿しなかったが、３７℃１００％ＲＨ程度に加温加湿してから投与する場合もある。
【００４８】
被験体１０８として、日本白色ウサギ（型番：Ｓｔｄ：ＪＷ／ＣＳＫ、日本エスエルシー株式会社製、１１週齢、体重約２ｋｇ、オス）を用いた。ウサギの試験前処置は以下のとおりとした。
【００４９】
まず、注射用麻酔薬を皮下注射して沈静させた。その後、ウサギに気管切開を行ない、内径３．５ｍｍの気管内チューブ（気管内管路１０９）を取り付け、ＨＦＯ人工呼吸器を装着した。静脈に留置針を入れ、注射用麻酔薬と補液をシリンジポンプ（アトムシリンジポンプ１２３５Ｎ、アトムメディカル株式会社製）で、持続投与した。
【００５０】
続いて、頚動脈に留置針（ジェルコＩ．Ｖ．カテーテル２４Ｇ、スミスメディカル・ジャパン株式会社製）を入れ、採血用ポート（インターリンクＩ．Ｖ．アクセスシステム：カテーテル延長チューブ１アダプターラインＴコネクタータイプ、日本ベクトン・ディッキンソン株式会社製）を接続した。採血は採血用ポートから行ない、微量採血管（テルモキャピラリー  ヘパリンリチウム  ＶＣ−Ｃ１１０ＨＬ、テルモ株式会社製）を用いて実施した。動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧の測定は血液ガス分析装置（型番：ＡＢＬ５０５、ラジオメーター株式会社製）で実施した。
【００５１】
以下の手順で実験を行なった。
（１）方法Ｂで換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００５２】
（２）方法Ａに切り替えて換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００５３】
（３）方法Ｂに戻して換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００５４】
上記（１）〜（３）を、ウサギ４羽（ウサギａ，ｂ，ｃ，ｄ）に対して、各２回施行した。なお、本実験例の結果の評価方法は、ウサギの個体差に伴う絶対値の差を除くため、最初の方法Ｂの値を割合１とし、そこから方法Ａ、方法Ａに続く方法Ｂの値をそれぞれ相対比で示した。ここで、動脈血酸素分圧は値が大きいほど、動脈血二酸化炭素分圧は値が小さいほど、換気の状態がよいことを表している。動脈血酸素分圧については、方法Ａのときの値が、方法Ｂと比べて同等以上であった場合、方法Ａによる効果が同等以上であると判断した。同様に、動脈血二酸化炭素分圧については、方法Ａのときの値が、方法Ｂと比較して同等以下であった場合、方法Ａによる効果が同等以上であると判断した。この結果について、動脈血酸素分圧を図１４および表１に、動脈血二酸化炭素分圧を図１５および表２にそれぞれ示す。
【００５５】
【表１】
2013183981.tif 000003
【００５６】
【表２】
2013183981.tif 000004
【００５７】
表１、２および図１４、１５から分かるように、方法Ａは方法Ｂに比べ、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を改善した。したがって、従来からの一般的な人工換気法よりも、ヘリウムと酸素との混合ガスをＨＦＯで投与する方法の方が有効であることが本試験でも確認された。
【００５８】
＜実験例２＞
図１に示した例の本発明の人工呼吸器１を用いて、ヘリウムと酸素との混合ガスを気管外管路８の中途の分岐から供給したＨＦＯ人工呼吸（以下、「方法Ｃ」とする）（実施例１）と、上述した方法Ａ（比較例１）とを交互に行ない、ウサギの動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧の変動を調べ、方法Ｃが方法Ａと同等以上の効果があるかを検証した。
【００５９】
方法Ｃでは、上述した方法Ｂと同様に、本体２に供給する酸素の濃度の設定を５０％とした。方法Ｃでは、方法Ａについて上述したのと同様の調整ヘリウム１１および酸素１２を用い、これらを混合器１３でヘリウム５０％と酸素５０％の濃度に調整した後、流量調整器１４（面積式流量計ＲＫ１２０２、コフロック株式会社製）で流量を調整し、さらに、流量計兼酸素濃度計１５（フローアナライザーＰＦ−３００、ｉｍｔメディカル（スイス）製）にて、流量および酸素濃度を確認してから、気管外管路８の中途の分岐から供給した。このように、ウサギに供給するガス中の酸素濃度が５０％となるように設定した。
【００６０】
まず、以下の手順で、方法Ｃの投与量を設定した。
（１）方法Ａで換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００６１】
（２）方法Ｃに切り替えて換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。ヘリウムおよび酸素混合ガスの投与流量は０．５０Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６２】
（３）方法Ａに戻して換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００６３】
（４）方法Ｃに切り替えて換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。ヘリウムおよび酸素混合ガスの投与流量は１．００Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６４】
以降、方法Ａ、方法Ｃで投与量を１．５０Ｌ／ｍｉｎ、方法Ａという手順を繰り返し、方法Ｃの投与量４．００Ｌ／ｍｉｎまで０．５０Ｌ／ｍｉｎずつ増やしながら実施した。なお、この方法Ｃの投与量の設定には、後述する３羽のウサギのうちウサギｇを用いた。結果を図４および図５、表３に示す。この結果、方法Ｃの投与量を２．００Ｌ／ｍｉｎと決定した。
【００６５】
【表３】
2013183981.tif 000005
【００６６】
次に、以下の手順で方法Ｃで方法Ａと同等以上の効果が得られるか検討した。
（５）方法Ａで換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００６７】
（６）方法Ｃに切り替えて換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００６８】
（７）方法Ａに戻して換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００６９】
上記（５）〜（７）を、ウサギ３羽（ウサギｅ，ｆ，ｇ）に対して、各２回施行した。結果を図６および図７、表４および表５に示す。
【００７０】
なお、実験例２の結果の評価方法も、実験例１と同様に、ウサギの個体差に伴う絶対値の差を除くため、最初の方法Ａの値を割合１とし、そこからの方法Ｃ、方法Ｃに続く方法Ａの値をそれぞれ相対比で示した。動脈血酸素分圧については、方法Ｃのときの値が、方法Ａと比べて同等以上であった場合、方法Ｃによる効果が同等以上であると判断した。同様に、動脈血二酸化炭素分圧については、方法Ｃのときの値が、方法Ａと比べて同等以下であった場合、方法Ｃによる効果が同等以上であると判断した。
【００７１】
【表４】
2013183981.tif 000006
【００７２】
【表５】
2013183981.tif 000007
【００７３】
図６、図７、表４および表５に示す結果から、方法Ｃは方法Ａと同等以上の効果を得ることができた。すなわちこの条件では、試験Ａのようにヘリウム・酸素のガス量を３６Ｌ／ｍｉｎとしなくても、試験Ｃのように、２．００Ｌ／ｍｉｎで十分に同等の効果が得られることが分かった。
【００７４】
なお、今回は、ウサギに投与するガスを加温加湿しなかったが、３７℃１００％ＲＨ程度に加温加湿してから投与するようにしてもよい。
【００７５】
＜実験例３＞
図２に示した例の本発明の人工呼吸器３１を用いて、ヘリウムと酸素との混合ガスを気管内管路７の先端から供給したＨＦＯ人工呼吸（以下、「方法Ｄ」とする）（実施例２）と、上述した方法Ａ（比較例１）とを交互に行ない、ウサギの動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧の変動を調べ、方法Ｄが方法Ａと同等以上の効果があるかを検証した。
【００７６】
方法Ｄでは、上述した方法Ｂと同様に、本体２に供給する酸素の濃度の設定を５０％とした。方法Ｄでは、方法Ａについて上述したのと同様の調整ヘリウム１１および酸素１２を用い、これらを混合器１３でヘリウム５０％と酸素５０％の濃度に調整した後、流量調整器１４（面積式流量計ＲＫ１２０２、コフロック株式会社製）で流量を調整し、さらに、流量計兼酸素濃度計１５（フローアナライザーＰＦ−３００、ｉｍｔメディカル（スイス）製）にて、流量および酸素濃度を確認してから、気管内管路７の先端から供給した。このように、ウサギに供給するガス中の酸素濃度が５０％となるように設定した。
【００７７】
方法Ｄでは、気管内管路７の先端からヘリウムと酸素との混合ガスを供給するために、気管内管路７として、ＣＯＶＩＤＩＥＮ社（http://respiratorysolutions.covidien.com/AirwayManagement/EndotrachealTubes/UncuffedTrachealTubewithMonitoringLumen/tabid/172/Default.aspx）のホームページに示されている気管内チューブを用いた。また、方法Ｄでは、Ｃａｒｄｉｎａｌ  Ｈｅａｌｔｈ社（http://www.cardinal.com/us/en/distributedproducts/ASP/43167-025.asp?cat=surgerycenter）やＨＵＤＳＯＮ  ＲＣＩ社（http://www.hudsonrci.com/products/product_indiv.asp?catalog=1&PageId=67&prod_cat=21&prod_subcat=38&keywords=）のホームページに示されている気管内チューブも好適に用いることができる。
【００７８】
まず、以下の手順で、方法Ｄの投与量を設定した。
（１）方法Ａで換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００７９】
（２）方法Ｄに切り替えて換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。ヘリウムおよび酸素混合ガスの投与流量は０．１０Ｌ／ｍｉｎとした。
【００８０】
（３）方法Ａに戻して換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００８１】
（４）方法Ｄに切り替えて換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。ヘリウムおよび酸素混合ガスの投与流量は０．２０Ｌ／ｍｉｎとした。
【００８２】
以降、方法Ａ、方法Ｄで投与量を０．１０Ｌ／ｍｉｎ増量、方法Ａという手順を繰り返し、方法Ｄの投与量０．５０Ｌ／ｍｉｎまで実施した。結果を図８および図９、表６および表７に示す。なお、この方法Ｄの投与量の設定には、後述する３羽のウサギのうち、ウサギｉと、さらに別のウサギｌの２羽を用いた。ウサギｌについては、ヘリウムおよび酸素混合ガスの投与流量０．２０Ｌ／ｍｉｎのみ実施した。表６は、方法Ｄの投与量設定の際のウサギ動脈血酸素分圧の変化を示し、表７は、方法Ｄの投与量設定の際のウサギ動脈血二酸化炭素分圧の変化を示している。この結果、方法Ｄの投与量を０．３０Ｌ／ｍｉｎと決定した。
【００８３】
【表６】
2013183981.tif 000008
【００８４】
【表７】
2013183981.tif 000009
【００８５】
次に、以下の手順で方法Ｄで方法Ａと同等以上の効果が得られるか検討した。
（５）方法Ａで換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００８６】
（６）方法Ｄに切り替えて換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００８７】
（７）方法Ａに戻して換気した後、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を測定した。
【００８８】
上記（５）〜（７）を、ウサギ３羽（ウサギｈ，ｉ，ｊ）に対して、１〜３回施行した。結果を図１０および図１１、表８および表９に示す。
【００８９】
なお、実験例３の結果の評価方法も、実験例１と同様に、ウサギの個体差に伴う絶対値の差を除くため、最初の方法Ａの値を割合１とし、そこからの方法Ｄ、方法Ｄに続く方法Ａの値をそれぞれ相対比で示した。また実験例３でも試験順として、方法Ｄを、方法Ａで挟むことで、ウサギの容体変化を除いた形で、動脈血酸素分圧および動脈血二酸化炭素分圧を評価した。なお、動脈血酸素分圧は値が大きいほど、動脈血二酸化炭素分圧は値が小さいほど、換気の状態がよいことを表している。動脈血酸素分圧については、方法Ｄのときの値が、方法Ａと比べて同等以上であった場合、方法Ｄによる効果が同等以上であると判断した。同様に、動脈血二酸化炭素分圧については、方法Ｄのときの値が、方法Ａと比べて同等以下であった場合、方法Ｄによる効果が同等以上であると判断した。
【００９０】
【表８】
2013183981.tif 000010
【００９１】
【表９】
2013183981.tif 000011
【００９２】
図１０、図１１、表８および表９に示す結果から、方法Ｄも方法Ａと同等以上の効果を得ることができた。すなわちこの条件下では、試験Ａのようにヘリウム・酸素のガス量を３６Ｌ／ｍｉｎとしなくても、試験Ｄのように、０．３０Ｌ／ｍｉｎで十分に同等の効果が得られることが分かった。
【００９３】
なお、今回は、ウサギに投与するガスを加温加湿しなかったが、３７℃１００％ＲＨ程度に加温加湿してから投与するようにしてもよい。
【００９４】
以上の結果より、人工換気療法でヘリウムと酸素との混合ガスをＨＦＯで投与する方法（方法Ａ）に比べ、気管外管路の中途からヘリウムと酸素との混合ガスを供給する方法Ｃでは、ヘリウムの消費量を（２．００Ｌ／ｍｉｎ）／（３６Ｌ／ｍｉｎ）＝５．６％に、気管内管路にヘリウムと酸素との混合ガスを供給する方法Ｄでは、（０．３０Ｌ／ｍｉｎ）／（３６Ｌ／ｍｉｎ）＝０．８３％に低減することができた。これにより、７０００Ｌのヘリウムボンベ１本で、たとえば方法Ｃでは５８．３時間、方法Ｄでは３８８．９時間治療継続でき、ボンベ交換の頻度も大幅に低減することができ、医療従事者の負担も減ることに繋がり、実務上、ヘリウム・酸素吸入療法を現実的な治療法として実施することが可能となることが分かる。
【００９５】
このような効果については、ヘリウムが気管内チューブでの圧力損失を下げることに発揮されていると考えられている。図１２に示した非特許文献２で開示されている方法（方法Ａ）では、気管内管路のみならず、気管外回路およびＨＦＯ人工呼吸器本体の内部もヘリウムと酸素との混合ガスで満たしている。これにより、ＨＦＯ人工呼吸器を駆動させるためのガスにもヘリウムおよび酸素を使用していることになる。一方、本発明では、効果を発揮しているであろう気管内管路の付近にのみヘリウムと酸素との混合ガスを供給していることから、ヘリウムと酸素との混合ガスによる人工換気効率の向上という効果を損なうことなく、ヘリウムと酸素との混合ガスの消費量を低減することができたと考えられる。
【００９６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９７】
１，３１  人工呼吸器、２  第１のガス供給装置（本体）、３  酸素、４  圧縮空気、５  吸気ガス、６  患者（被験体）、７  気管内管路、８  気管外管路、９  呼気ガス、１０  排気ガス、１１  ヘリウム、１２  酸素、１３  第２のガス供給装置（混合器）、１４  流量調整器、１５  流量計兼酸素濃度計、１６  酸素濃度センサ、１７  圧力計、１８  データロガー。
【図１】
2013183981.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013183981.tif 000019
【図９】
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【図１０】
2013183981.tif 000021
【図１１】
2013183981.tif 000022
【図１２】
2013183981.tif 000023
【図１３】
2013183981.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月18日(2013.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
このＶＩＬＩを防止するため開発された人工換気療法として、実開昭５８−１６１４６号公報（特許文献１）に開示されているような、高頻度振動換気法（ＨＦＯ：High Frequency Oscillation）と呼ばれる換気方法がある。ＨＦＯは解剖学的死腔より小さい一回換気量で、かつ換気回数を数から十数Ｈｚとする換気法である。いわば、肺を小さく震えさせることにより、振動によりガス交換を促している。これにより、上述した一般的な人工換気療法と異なり、肺の伸び縮みが殆どなく、ＶＩＬＩの可能性が低くなる。